На что похожи и на что способны пять искусственных зародышей человека

N+1Наука

Людьми вырастут?

На что похожи и на что способны пять искусственных зародышей человека

Полина Лосева

Сорок лет назад британские биоэтики постановили: не стоит выращивать человеческие эмбрионы in vitro дольше 14 дней. Эмбриологи тогда спорить не стали — ни у кого и так не получалось продержать зародыш в лаборатории дольше недели. С тех пор техники культивирования изменились, и вот уже целых пять исследовательских групп одновременно подошли к границе 14 дня вплотную. Правда, неясно, нарушили они установившееся правило или нет — и как это правило теперь вообще применять.

Двухслойный стандарт

Через две недели после оплодотворения человеческий зародыш все еще сложно увидеть невооруженным глазом — он размером в десятую часть миллиметра. Но еще сложнее разглядеть в нем будущего человека. Бóльшую часть бугорка, прикрепившегося к матке, занимают внезародышевые ткани — то есть структуры, которые обеспечивают существование человека внутри матери и не имеют никакого отношения к его жизни после появления на свет.

Больше всего места занимает трофобласт — самый внешний из внезародышевых слоев. Рыхлое скопление клеток, которое врастает в стенку матки и образует там «детскую» часть плаценты. Внутри трофобласта — полость хориона, крупный пузырь с жидкостью. Дальше — два пузыря поменьше, амнион (в ходе развития он разрастется в самую крупную из зародышевых оболочек) и желточный мешок (он со временем станет частью кишечника). Между ними зажат, собственно, зародыш — два слоя клеток. В нем еще нет ни органов, ни тканей, ни даже осей тела. Можно распознать только верх и низ (будущие спина и живот): верхний гипобласт помогает строить амнион, нижний эпибласт врастает в желточный мешок.

3310c7a71428bb738386fa0004d9ebda.png
Так выглядит эмбрион по прошествии первых двух недель развития. Зародыш — два слоя в центре: фиолетовый эпибласт и синий гипобласт. Все остальное — вспомогательные ткани: над двухслойным диском — амнион, под ним — желточный мешок, вокруг них, с оранжевой стенкой — полость хориона, а снаружи, обозначенный синим и голубым — трофобласт. Sabitri Ghimire et al. / Developmental Biology, 2021

В начале третьей недели развития в эпибласте должно возникнуть углубление — первичная полоска. Она тянется вдоль всего эмбриона и позволяет увидеть, где будут голова и хвост, а также правая и левая стороны. Через углубление первичной полоски клетки мигрируют между слоями, образуя третий слой зародыша (это называют гаструляцией). После этого можно считать, что прообраз человека готов. У него уже есть три оси тела и три слоя, из которых можно это тело собрать. Из верхнего слоя получится кожа и нервная система, из нижнего — кишечник и внутренние органы, а из среднего произойдут мышцы и скелет.

d751d9a7ac4faa44647d31c2168e08de.png
Схема гаструляции на поперечном срезе. Из эпибласта (синий) в пространство над гипобластом (зеленый) выселяются клетки (красный), образуя промежуточный слой тела. Sabitri Ghimire et al. / Developmental Biology, 2021

Зародыш на этой стадии не может разделиться на двух полноценных близнецов, в лучшем случае получатся сиамские. Исходя из этого и некоторых других соображений, в 1984 году британская Комиссия по исследованию человеческого оплодотворения и эмбриологии предложила останавливать все эксперименты с человеческими зародышами на 14 день развития или на стадии первичной полоски (этому посвящен наш материал «14 дней спустя»).

Это правило соблюдается и сейчас: где-то оно вошло в законодательство, где-то осталось на уровне рекомендации от научного сообщества. Правда, в 2021 году ученые признали, что однажды из этого правила придется сделать исключения — чтобы исследовать этапы развития человека, которые невозможно пронаблюдать на реальных эмбрионах. Но до сих пор никто на это не решился. Более того, до недавнего времени никто не мог вырастить даже двухнедельный эмбрион.

На шаг ближе

Это тем удивительнее, что сам по себе зародыш до гаструляции устроен предельно просто: всего два слоя клеток и никакой, казалось бы, сложной топологии. Причем на мышиных зародышах, у которых ранние стадии развития устроены примерно так же, эмбриологи продвинулись куда дальше — и дорастили их до стадии, на которой появляются предшественники нервной системы и бьется аналог сердца (у человека это происходит к концу третьей недели эмбриогенеза).

С людьми оказалось сложнее — по двум причинам. Первая состоит в том, что ученые пытаются обойтись без половых клеток (поскольку, в отличие от сперматозоидов, яйцеклетки добывать довольно сложно, а выращивать искусственные мы пока не умеем). А значит, нужно научиться собирать эмбрионы из стволовых клеток — и проверить, что они развиваются, как настоящие.

Такие эмбрионы уже несколько лет как существуют (о них читайте в материале «Здравствуй, гхола!»). Но растить их дольше недели сложно, потому что — и здесь возникает вторая причина неудач — зародыш должен имплантироваться в стенку матки. А искусственную матку до сих пор тоже никто не придумал. То есть нужно каким-то образом имитировать весь набор сигналов, которые эмбрион мог бы получать от матери, — механические, химические и клеточные — или научиться обходиться без них.

Теперь сразу пять групп ученых показали, как это могло бы работать. Китайские ученые из группы Ли Тяньцина (Tianqing Li) из Куньминского университета науки и технологий взяли эмбриональные стволовые клетки (это культура клеток из эмбриона на стадии нескольких дней развития), разделили на две группы и обработали первую одними сигнальными веществами, чтобы клетки остались «наивными», а вторую — другими, чтобы клетки превратились в аналог трофобласта. Затем все клетки смешали, и они образовали трехмерные шарики. Ли и коллеги назвали их Е-ассемблоидами (где Е обозначает «эмбрионоподобные»).

8a248fbebdfe9f2ebf5db4519f22149c.jpg
Е-ассемблоиды. Сверху: ассемблоиды с двумя полостями. ACLS — подобие амниона, YSLS — аналог желточного мешка. Снизу: схема ассемблоидов и типы клеток, которые Ли и коллеги обнаружили в них на восьмой день в культуре: AME — стенка амниона, EPILC — аналог эпибласта, AVE — передняя часть гипобласта, PSLC — аналог клеток первичной полоски, PGLC — аналог предшественников половых клеток. Zongyong Ai et al. / biorxiv, 2023 Zongyong Ai et al. / biorxiv, 2023

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«Социальные науки как колдовство» «Социальные науки как колдовство»

Можно ли за цифрами спрятать несостоятельность научной мысли

N+1
Археологи комплексно датировали некрополь времен Великого переселения на Алтае Археологи комплексно датировали некрополь времен Великого переселения на Алтае

Археологи уточнили хронологию некрополя Карбан-I булан-кобинской культуры

N+1
Ваши внутренние часы устанавливают время приема пищи, которое снижает риск ожирения и диабета Ваши внутренние часы устанавливают время приема пищи, которое снижает риск ожирения и диабета

Зачем синхронизировать количество потребляемых калорий с циркадным ритмом?

ТехИнсайдер
Растения «чувствуют», когда к ним прикасаются! Вот как это возможно Растения «чувствуют», когда к ним прикасаются! Вот как это возможно

Растительные клетки посылают разные сигналы, реагируя на прикосновения

ТехИнсайдер
Польза печени трески: почему врачи рекомендуют есть этот деликатес зимой Польза печени трески: почему врачи рекомендуют есть этот деликатес зимой

Вкусная на бутерброде, источник незаменимых витаминов — все это печень трески

РБК
Этого новорождённого похитила медсестра. Позже ребенка нашли, но вернули не тем родителям! Этого новорождённого похитила медсестра. Позже ребенка нашли, но вернули не тем родителям!

Почти 50 лет Пол Фрончак не знал, что живет не в своей семье

ТехИнсайдер
Кинофраншизы, которые не сдуваются до конца Кинофраншизы, которые не сдуваются до конца

Тот самый случай, когда первый фильм, сиквел, триквел и дополняют друг друга

Maxim
Такие одинаковые, но разные ягоды: чем отличается черешня от вишни Такие одинаковые, но разные ягоды: чем отличается черешня от вишни

Вишня и черешня похожи между собой, но все же отличаются

ТехИнсайдер
Неолитические жители Далмации оказались овцеводами Неолитические жители Далмации оказались овцеводами

В начале VI тысячелетия до нашей эры в Далмации проживали овцеводы

N+1
Детское выгорание: как не вырастить несчастного профессионала из лучших побуждений Детское выгорание: как не вырастить несчастного профессионала из лучших побуждений

Как вырастить из ребенка счастливого профессионала и не допустить выгорания

Forbes
Гельголанд, роковой остров Гельголанд, роковой остров

Маленький остров Гельголанд пережил много всего

Дилетант
10 фильмов Beat Film Festival 10 фильмов Beat Film Festival

Beat Film Festival, знакомящий зрителя с хитами мирового документального кино

Weekend
Каннибализм и насилие: в чем обвиняли актера Арми Хаммера Каннибализм и насилие: в чем обвиняли актера Арми Хаммера

Конец затянувшегося скандала вокруг Арми Хаммера

Forbes
«В России в принципе не очень хорошо с памятью» «В России в принципе не очень хорошо с памятью»

Как бывший журналист пытается вернуть одному селу его прошлое

Weekend
Роман Карманов: Культура и дружеское общение решают все Роман Карманов: Культура и дружеское общение решают все

Какие значимые творческие проекты есть в России и каких инициатив не хватает?

СНОБ
Зачем нам гендерное равенство: семь ответов на самые популярные вопросы Зачем нам гендерное равенство: семь ответов на самые популярные вопросы

Зачем России гендерное равенство и почему оно выгодно государству в целом

Forbes
Как подготовиться к первому сексу девушкам и парням: 15 советов от сексолога Как подготовиться к первому сексу девушкам и парням: 15 советов от сексолога

Секс: что следует сделать до, во время и после этого ответственного события?

Psychologies
Каникулы без родителей Каникулы без родителей

Как подготовить ребенка к поездке в лагерь и пережить ее самим?

Лиза
На страже равнин На страже равнин

Как сохранить cтепи, прерии, саванны и пампасы?

Вокруг света
Только для женщин Только для женщин

Симптомы, которые сигнализируют, что тебе срочно нужно на прием к гинекологу

Лиза
Я сижу на берегу Я сижу на берегу

Панически боишься воды? Лови советы нашего психолога

Лиза
Фильмы, меняющие жизнь | Movies That Change Lives Фильмы, меняющие жизнь | Movies That Change Lives

Оценка социального импакта кино и практики доказательности в кинопроизводстве

Позитивные изменения
Особенности национальной газификации Особенности национальной газификации

Газовики Подмосковья полностью перешли на российскую продукцию

Деньги
«Цитадель» братьев Руссо: как потратить более $300 млн на вторичный сериал «Цитадель» братьев Руссо: как потратить более $300 млн на вторичный сериал

Почему стриминги штампуют дорогостоящие, но вторичные проекты?

Forbes
Опознали спустя 53 года после убийства! Долгие годы жертву из Флориды называли «Леди из чемодана» Опознали спустя 53 года после убийства! Долгие годы жертву из Флориды называли «Леди из чемодана»

В течение многих лет личность «Леди из чемодана» оставалась неизвестной

ТехИнсайдер
5 мифов об энергетических напитках 5 мифов об энергетических напитках

Почему некоторые боятся энергетических напитков?

Maxim
Рита и Саша Кутуковы Рита и Саша Кутуковы

Рита и Саша Кутуковы взрастили локальный бренд демократичной обуви Sintezia

Собака.ru
Антон Уткин — о том, как найти свое счастье, занимаясь чем-то эфемерным Антон Уткин — о том, как найти свое счастье, занимаясь чем-то эфемерным

Сценарист Антон Утки — почему порой горящие глаза гораздо важнее правил

РБК
7 рецептов вкуснейшего домашнего мороженого, которое и рядом не стоит с покупным! 7 рецептов вкуснейшего домашнего мороженого, которое и рядом не стоит с покупным!

Как приготовить шоколадное, фруктовое, лимонное, сливочное и другое мороженое

ТехИнсайдер
История одного свадебного платья: почему иорданская принцесса Рим Аль Али двадцать лет носит наряд, пошитый в России История одного свадебного платья: почему иорданская принцесса Рим Аль Али двадцать лет носит наряд, пошитый в России

Почему принцесса Рим до сих пор носит свой свадебный наряд?

VOICE
Открыть в приложении